1. 课外实践活动中,小明想探究纸锥下落快慢与锥角、扇形半径的关系.他用复印纸裁出3个不同规格的扇形纸片,制成了如图甲所示的3个纸锥.实验中,纸锥依次从相同高度由静止释放,并测出下落时间.


(1)实验中,通过（填“相同时间比路程”或“相同路程比时间”）的方法比较纸锥下落快慢,除了刻度尺外,该实验还需要的测量器材是.
(2)小明进行多次实验,并将数据记录在下表中:
|编号|$h/\mathrm{m}$|$r/\mathrm{cm}$|$θ/°$|$α/°$|$t/\mathrm{s}$|
|----|----|----|----|----|----|
|1|1.9|10|90|81.9|2.20|
|2|1.9|10|135|71.1|1.84|
|3|1.9|5|90|81.9|2.20|
分析表中数据,得出的结论是纸锥下落的快慢与扇形半径$r$,与锥角$α$.（均填“有关”或“无关”）
(3)在做上述实验时,小明利用频闪相机探究纸锥竖直下落的运动情况,照相机每隔0.2 s拍照一次.如图乙所示,用刻度尺对拍摄的照片进行测量,由图乙可以判断纸锥下落过程中速度的变化情况是.照片中的距离与纸锥实际下落的距离之比为$1:3$,则纸锥在$A$、$B$间的平均速度为$\mathrm{m/s}$.
题型2 研究气泡的运动规律

1.(1)相同路程比时间 秒表
(2)无关 有关
(3)先变大后不变 0.15
解析:(1)实验中,纸锥依次从相同高度由静止释放,并测出下落时间,采用的是相同路程比较时间的方式比较纸锥下落快慢,因此需要测量时间,用的测量工具是秒表.
(2)根据表格中编号为1、2的数据知:下落高度、纸锥扇形半径相同,纸锥锥角不同,纸锥锥角越大,下落时间越长,下落速度越慢;根据表格中编号为1、3的数据知:下落高度、纸锥锥角相同,纸锥扇形半径不同,下落时间相同,下落速度相同,综合分析可得出的结论:纸锥下落速度与纸锥扇形半径无关,与纸锥锥角有关,纸锥锥角越大,下落时间越长,下落速度越慢.
(3)频闪相机每隔0.2 s拍照一次,即图片中每个物体间的时间都为0.2 s,从图像可以看出,A以上越靠近A,相同时间纸锥下落的路程越大,由此可以判断,A以上纸锥下落过程中,速度逐渐变大;A到B过程中相同时间纸锥下落的路程相同,由此可知A、B间速度不变;综合可知,纸锥下落过程中速度的变化情况是先变大后不变.图乙刻度尺的分度值为0.1 cm,A、B间的长度为2.00 cm,照片中的距离与纸锥实际下落的距离之比为1:3,故实际中物体下落的距离为$s=3×2.00\ \mathrm{cm}=6\ \mathrm{cm}=0.06\ \mathrm{m}$,频闪相机每隔0.2 s拍照一次,A、B间有两个时间间隔,从A到B所用时间为$t=2×0.2\ \mathrm{s}=0.4\ \mathrm{s}$,纸锥在A、B间的平均速度为$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{0.06\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{s}}=0.15\ \mathrm{m/s}$.

【分析】
本题是探究纸锥下落快慢的实验题，需结合运动快慢的比较方法、控制变量法及平均速度公式解题：
1. 第(1)问：纸锥从相同高度（相同路程）下落，通过比较下落时间判断快慢，即相同路程比时间，测量时间需用秒表；
2. 第(2)问：用控制变量法，对比1、3组数据，扇形半径r不同但下落时间相同，说明与r无关；对比1、2组数据，锥角α不同下落时间不同，说明与α有关；
3. 第(3)问：频闪拍照时间间隔相同，相邻间距先变大后不变，故速度先变大后不变；根据照片与实际距离比1:3算出实际路程，结合时间间隔算出总时间，用平均速度公式计算得结果。
【解析】
(1) 实验中纸锥从相同高度（相同路程）由静止释放，通过比较下落时间判断快慢，采用“相同路程比时间”的方法；测量下落时间需要的器材是秒表。
(2) 分析表格数据：编号1、3中，下落高度h、锥角α相同，扇形半径r不同，下落时间t相同，说明纸锥下落快慢与扇形半径r无关；编号1、2中，h、r相同，α不同，t不同，说明与锥角α有关。
(3) 频闪相机每隔0.2s拍照一次，相邻照片时间间隔相同：A上方相邻间距逐渐变大，说明速度变大；A到B相邻间距不变，说明速度不变，故速度变化为“先变大后不变”。照片中AB长度为2.00cm，实际距离s=3×2.00cm=6cm=0.06m；A到B有2个时间间隔，总时间t=2×0.2s=0.4s，平均速度v=s/t=0.06m/0.4s=0.15m/s。
【答案】
(1)相同路程比时间；秒表
(2)无关；有关
(3)先变大后不变；0.15
【知识点】
运动快慢的比较；控制变量法；平均速度计算
【点评】
本题为探究类实验题，核心考查控制变量法的应用及运动学基础计算，需学生理解实验设计思路，掌握速度相关的基本方法，是初中物理运动学的典型基础题。
【难度系数】
0.6

2. (2026·无锡宜兴市月考)在做“研究气泡的运动规律”实验时,小华取内径约为0.8 cm,长为120 cm的玻璃管注满水,管中留一小气泡,先将玻璃管右端抬高使得气泡在右端,再把右端放到桌面上,观察气泡运动情况,如图甲所示,记录气泡从O运动到20 cm、40 cm、60 cm和80 cm处所用的时间.

(1)为了判断气泡是否做匀速直线运动,需要对气泡运动时的相关物理量进行测量,为了便于测量,图甲中玻璃管左端应该(填“多”或“少”)垫木块.
(2)实验中气泡经过O点开始计时,测出气泡从O点运动到距O点20 cm处、40 cm处、60 cm处、80 cm处所用时间分别为5.0 s、10.0 s、15.0 s、20.0 s;根据测量结果,以路程s为纵坐标,时间t为横坐标,在如图丙中画出气泡运动的s-t图像,由图像可知,气泡做运动,你的依据是:.

(3)如果不小心让气泡过了O点才开始计时,则所测气泡的平均速度会(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(4)实验评估:①对于以上实验方案,你觉得每个区间的距离(填“必须”或“可以不”)相等.②小华认为在图甲的实验结束后,可以将80 cm处作为新的O点,重新设定区间如图乙,用手把玻璃管的右端抬高到任一位置就可以再测出一组数据,而小明却指出这样的操作有问题,小华的操作问题是:.

2.(1)少
(2)如图所示
匀速直线 气泡在相同时间内通过的路程相等
(3)偏大
(4)①可以不 ②不能确保倾斜程度保持不变
解析:(1)为了便于测量气泡运动的时间,应使气泡上升得相对慢些,所以图甲中玻璃管左端应该少垫些木块.(2)根据测量结果,画出气泡运动的s-t图像.根据图像可知,气泡在相同时间内通过的路程相等,气泡在上升过程中,做匀速直线运动.
(3)气泡过了O点才开始计时,会导致时间的测量值偏小,由$v=\dfrac{s}{t}$可得,t偏小,结果v偏大,所以会导致速度的测量值偏大.(4)①每个区间的距离可以不相等,只要能测量出气泡运动的每一段路程及对应时间,即可算出它经过每一段路程的平均速度,进而分析它的运动情况,每个区间的距离相等更容易发现运动规律.②重新设定区间如题图乙,用手把玻璃管的右端抬高到某一位置,在气泡运动过程中无法保证玻璃管的倾斜程度不变,所以小华的操作有问题.

【分析】
本题是“研究气泡的运动规律”的实验题，需从实验设计、运动状态判断、平均速度计算、实验评估四个角度逐步思考：
1. 第(1)问：实验要便于测量气泡运动的时间，需让气泡运动速度较慢，因此要减小玻璃管的倾斜程度，对应左端应少垫木块（垫更多木块会让玻璃管更陡，气泡运动过快，时间难测量）；
2. 第(2)问：根据给出的路程和时间数据，在s-t图中描点连线后，观察图像可知相等时间内气泡通过的路程相等，符合匀速直线运动的特点；
3. 第(3)问：若气泡过了O点才开始计时，测得的时间比实际运动时间偏小，根据平均速度公式可判断速度的变化；
4. 第(4)问：①实验只需测量各段路程和对应时间，区间距离无需必须相等；②用手抬高玻璃管右端时，无法保证玻璃管倾斜程度不变，实验条件会改变。
【解析】
(1) 实验中为便于测量气泡运动的时间，需让气泡运动速度较慢，因此要减小玻璃管的倾斜程度，故图甲中玻璃管左端应该少垫木块。
(2) 根据测量数据：s=20cm对应t=5.0s，s=40cm对应t=10.0s，s=60cm对应t=15.0s，s=80cm对应t=20.0s，在s-t图中描点并连线；由图像可知，气泡在相等时间内通过的路程相等，因此气泡做匀速直线运动。
(3) 若气泡过了O点才开始计时，测得的时间t比气泡实际运动的时间偏小，根据平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，路程s测量准确，t偏小，则所测平均速度会偏大。
(4) ①实验中只需测量气泡经过各段路程的时间，无需每个区间的距离必须相等，区间距离相等仅更易观察运动规律；②用手抬高玻璃管右端时，无法保证玻璃管的倾斜程度保持不变，实验条件发生改变，无法准确探究气泡的运动规律，因此该操作有问题。
【答案】
(1)少
(2) ；匀速直线；气泡在相同时间内通过的路程相等
(3)偏大
(4)①可以不；②不能确保倾斜程度保持不变
【知识点】
匀速直线运动、平均速度、实验探究
【点评】
本题围绕“研究气泡的运动规律”实验展开，考查实验操作设计、运动状态判断、平均速度计算及实验评估，注重对实验原理和条件控制的理解，是一道基础实验探究题，能有效考查学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.5